西门子模块6ES7350-1AH03-0AE0技术参数

一， 项目概述

　　2003 年，湘钢在中国企业信息化建设500 强排名中位列第79 位，同时获得国家信息化测评中心“ERP 佳应用奖”。2004 年，湘钢信息化建设再获殊荣，通过湖南省制造业信息化示范工程批示范企业验收，并推荐为“湖南省信息化建设样板企业”。一个数字湘钢已经跃上了与国际接轨的信息化平台。

　　此次应湘钢3#高炉技改工程，对炼铁厂自动化控制系统网络进行改造。
湘潭钢铁厂自动化控制系统，网络主干采用赫斯曼的HIPER-Ring 超级冗余环，环网通讯介质采用百兆多模光纤。控制级网络设备通过环网直接与控制中心的操作站、上位机进行通讯。底层的PLC 和控制器等设备通过现场总线相互通讯。

二，网络拓扑

三，网络设备选型
详细配置说明：

四，网络方案说明和特点

　　本网络系统采用赫斯曼的MICE 系列交换机，通过HIPER-Ring 组环连接构成整个3#高炉自动化控制系统。整个系统是以施奈德Qutumn 的PLC 进行系统集成为主，以赫斯曼的网络设备构成冗余环网作为控制系统的通讯平台。系统主要控制3#高炉的整个控制工艺流程，主要包括制粉、吹风、卷扬系统等。

该网络系统具有如下几方面的特点：

　　本网络系统采用赫斯曼的MICE 系列交换机，通过HIPER-Ring 组环以及环间连接构成整个SIS 的控制系统。

该网络系统具有如下几方面的特点：

　　1) 多重冗余和高可靠性、实时性

　　MICE 是专门针对恶劣的工业环境而设计的，为了确保高的可靠性，MICE 符合所有关于EMI、震动、粉尘、冲击、湿热等的相关工业指标。它采用无风扇、低功耗设计，可靠性高，MTBF 在15 年以上。结构紧凑、重负荷设计，适用于工业领域的应用，可安装在标准的DIN 轨上。单台设备端口时延<10 微秒，保证了数据传送的实时性。集成在内的LED 可以显示交换机的工作情况。24V 双回路冗余供电，提高系统可用性和检修安全性。

　　同时，MICE 具有高度的灵活性，采用模块化的结构，允许你按照需求自行选择不同的功能模块，支持热插拔，可在不断电情况下更换模块，维护、维修方便。

　　在网络管理方面，MICE 支持SNMP 网管、SNMP TRAP、IGMP Snooping，支持故障自诊断功能，并集成有OPC Sever，可将交换机状态信息直接传送到SCADA 软件中；带有SNMP 管理单元并集成有基于WEB 的管理系统,这些特征为快速建立和安装网络提供了简单、便于使用的配置功能。

　　在链路冗余方面，支持超级冗余环技术，网络故障时，业务恢复时间<500ms，支持Stand-By 主备切换等冗余方式。

　　在数据安全性方面，支持VLAN（虚拟局域网）子网划分，支持端口安全性端口访问控制，可安全隔离不同来源的数据。

　　2) 开放性和可扩展性

　　a) HIRSCHMANN工业以太网，完全符合标准的802.3以太网标准，支持光纤/双绞线连接和TCP/IP协议。

　　b) MICE交换机完全模块化，用户可以根据不同需要选择不同的配置；支持带电热插拔，方便在线维护，大大降低了用户的拥有成本和使用成本。

　　c) 由于采用了专用的网管软件HiVision，它支持OPC Server，可以与工业监控组态软件实现数据通信，从而使网络管理集成到SCADA系统中进行统一管理。

　　3) 严格的

　　a) 在数据传输链路方面，由于骨干网的交换机都带有SNMP管理单元，集成了基于WEB的管理系统，支持RMON网管。从而保证了良好的安全性。

　　b) 对交换机的管理采用了二级密码访问机制，可以关闭不用的交换机端口，防止外部设备的非法接入。

　　c) 可以对交换机的端口和终端设备的MAC地址进行绑定，防止外部设备的非法接入。

　　4) 易操作性

　　易操作性加速了网络建设和故障分析过程，提高网络维护工作效率Hivision 网络管理程序赫斯曼的Hivision 允许您观察网络上任何一个节点的设置。通过对网络的全面监视，您能够实现综合的负载和故障分析。HiVision 图形方式的交互式用户界面以及设备图案化使您的工作更直接，更容易理解，并且其他方便的附加功能让您在使用时增加了巨大的价值。

　　◎ 监视结果可以利用E-Mail，SMS 或参考视窗来显示或传送。

　　◎ 通过标准MIB 集成OEM 设备。

　　◎ 使用端口管理器对任意联接进行简单设置即可提供全面的负载和故障分析。

　　◎ 方便查询Hirschmann 网络设备的状态，并具有故障陷阱处理功能，可对于整个网络或单一设备的故障陷阱历史进行**跟踪。

　　◎ 自动发现并显示所有支持SNMP 的设备，支持SNMP、RMON 网络管理功能，自动识别所有的Hirschmann 网络产品，显示网络的逻辑结构和IP 地址与MAC 地址之间的关系。

　　◎ 用高品质的图像真实地表示所监控的设备。

　　◎ 具有对标准RMON 1-3 & 9 参数（统计、历史、报警和事件）的图形化显示

　　◎ 完善的帮助功能和集成的提示功能——提示、在线使用手册、在线帮助、在线指南和

　　自动配置校验

　　◎ 集成了OPC2.0 支持，可按OPC 服务器的方式将Hivision 监控的所有代理（交换机）的状态信息和TRAP 报警直接传到HMI/SCADA 软件中去。

（1）分组输出  如图7所示，当两组负载不会同时工作时，可通过外部转换开关或受PLC控制的电器触点进行切换，使PLC的一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。

图7  分组输出

（2）矩阵输出  如图8所示为4×4矩阵输出电路，用8个输出点可控制16个负载。要使某个负载接通工作，只要它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。例如，当Y010与Y004同时接通时，KM1得电吸合。应当注意的是：当只有某一行对应的输出继电器接通，各列对应的输出继电器才可以任意接通；或者当只有某一列对应的输出继电器接通，各行对应的输出继电器才可以任意接通。否则将会错误接通负载。因此，采用矩阵输出时，必须将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中，否则将无法控制。

图8  矩阵输出

（3）并联输出  通断状态完全相同的负载，可以并联后共用PLC的一个输出点（要考虑PLC输出点的负载驱动能力）。例如PLC控制的交通信灯，              

对应方向（东与西对应、南与北对应）的灯通断规律完全相同，将对应的灯并联后可以节省一半的输出点。

（4）负载多功能化  一个负载实现多种用途。例如，在传统的继电控制系统中，一个指示灯只指示一种状态。在PLC控制系统中，利用PLC的软件很容易实现利用一个输出点控制指示灯的常亮和闪亮，这样就可以利用一个指示灯表示两种不同的信息，从而节省PLC的输出点。

（5）某些输出信号不进入PLC  系统中某些相对独立、比较简单的部分可以考虑不用PLC来控制，直接采用继电器控制即可。

（6）利用输出点扩展输出点  与利用输出点扩展输入点相似，也可以用输出点分时控制一组输出点的输出内容。例如：在输出端口上接有多位LED7段码显示器时，如果采用直接连接，所需的输出点是很多的。这时可使用图9的电路利用输出点的分时接通逐个点亮多位LED7段码显示器。

在图9所示的电路中，CD4513是具有锁存、译码功能的专用共阴极7图9  输出口扩展输出口

段码显示器驱动电路，两只CD4513的数据输入端A～D共用可编程序控制

器的4个输入端，其中A为低位，D为高位。LE端是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来，LE为低电平时，显示器的数不受数据输入信号的影响。显然，N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y004及YOO5分别接通时，输出的数据分别送到上下两片CD4513中。

系统概述
为满足现代化纺织工业高自动化、高效，高可靠和高精度的要求，可编程控制器、人机界面、和变频传动在纺织工业取得了广泛的应用。GE Fanuc自动化公司的产品以其网络功能丰富、产品齐全、低成本、高性能在纺织行业得到了很好的应用。下面是GE Fanuc自动化公司的PLC、CIMPLICITY HMI和QuickPanel在山东如意2万吨涤纶生产线后纺部分的应用。

整个生产线系统由前纺部分和后纺部分组成。

前纺部分主要由熔体输送、纺丝、卷绕等部分组成，熔体输送部分包括熔体温度、压力、热媒交换温度、压力、熔体增压泵、热媒循环泵等设备的控制。此部分由于系统要求多由DCS系统进行控制。

后纺部分设备包括集束架、导丝机、浸油槽、一道牵伸机、水浴牵伸槽、二道牵伸机、蒸汽加热箱、紧张热定型机、喷淋冷却装置、三道牵伸机、叠丝机、三辊牵引机、张力架、卷曲机加热箱、卷曲机、辅丝机、上油轮等。控制包括所有设备的传动、润滑、温度、压力及风机油泵等的控制。此部分多采用PLC进行控制。

系统结构
本控制系统由三部分构成，分别为：中央控制器部分、现场I/O部分和人机界面部分。现场根据工艺要求设有8个现场控制站、40个按钮盒及1个数码报警指示箱。

· 控制系统
中央控制器采用GE公司的90-30型PLC，它是GE Fanuc自动化公司的系列90可编程控制器家庭中的一员，提供先进的编程特性，易于组态便于安装，它的CPU具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作。

现场控制站采用GE Fanuc自动化公司的VersaMAX系列远程I/O，它是目前唯一的一种既可以作为其它主控设备的I/O模块，以可以单独构成PLC系统，还可以作为分布式控制系统的产品。它是真正的即插即用，I/O模块可以带电插拔；省配线，安装费用低；高通讯速率；高可靠性。

系统采用温度控制模块对机组温度回路进行控制；采用温度检测模块对机组各温度回路进行检测，并送上位机显示；采用PID控制模块对机组模拟量回路进行PID检测控制，采用I/O模块对机组开关量进行通断控制。

· 网络结构<
中央控制器和远程操作站、变频器之间采用PROFIBUS现场总线方式连接。90-30PLC机架上配置PROFIBUS主站模块，通过PROFIBUS网络连接9台逆变器，形成了一个高速、长距离、高可靠性的工业控制网络。在PROFIBUS通讯中，PLC主机对从机进行轮询，从机响应主机的查询并执行主机的命令，在本系统中，PLC从变频器中读取电流、频率等，并由通讯将传动控制参数（如：开、停、升降速等）传送到变频器。

现场设置一个数码报警指示箱。此设备与PLC也以PROFIBUS总线方式连接，可以实时地从PLC中获取报警信息，全面、直观、醒目地展示各类报警，指导工人进行操作，使对故障的处理更方便。

现场总线的大量采用，提高了系统的可靠性，方便了工程施工。

· 上位机和现场触摸屏
上位机软件采用美国GE Fanuc自动化公司运行在微软bbbbbbs2000平台下的CIMPLICITY HMI开发，与PLC之间采用10M以太网连接；现场触摸屏采用QuickPanel，通过Profibus总线连接到中央处理器

系统功能
通过操作控制室上位机和设在现场的触摸屏，本系统可以完成系统的操作、监视、设定、管理等人机对话。主要功能有全系统工艺流程和数据显示、集中操作设定、处理报警、实时值和设定值记录趋势存储、故障历史及故障原因、各单机运行状态及各种工艺参数实时值和设定值的比较， 具体介绍如下：

· 总貌图显示：集中显示系统的全部数据，设备的运行状态，开关状态，有助于操作工进行抄表，做生产记录。

· 系统结构图显示：以树状形式显示整个系统的结构。

· 工艺流程图显示：提供优美的系统工艺流程图，生产线流水作业的动态显示效果。监视系统的运行状态，显示主传动设备的电流，转速，牵伸比，启动，停止状态，及低速时间，高速时间，低速启动时间，高速加速时间，联合机停车时间，紧急停车时间，总牵伸比。画面上还做到系统启动准备（所有的润滑泵启动，油压达到工艺要求时，油压开关闭合），电机的单动，联动状态监控。

· 实时趋势显示：包括牵伸比实时趋势图和转速实时趋势图，用于监视导丝机，一道牵伸机，二道牵伸机，三道牵伸机，紧张热定型机，叠丝机，卷曲机的转速是否同步和实际牵伸比是否符合技术工艺要求。

· 历史趋势显示：包括转速，牵伸比，温度，压力等检测点的历史趋势曲线，可以记录过去10天历史数据，操作工可以方便查看过去某一时刻的数据，历史曲线可以前后翻页，放大，缩小，画面显示的长度可以改变，改变范围有10秒，30秒，1分钟，30分钟，1小时，8小时，16小时，24小时，30小时。

· PID操作：画面上有设定值（SP）、检测值（PV）、输出量（OP）的值显示，棒图操作，手动、自动的自由切换，同时上面有整定，趋势按钮，可以调出PID的P、I、D参数并进行修改，结合三者的实时曲线图，更方便的快速的使控制回路稳定。

· 参数整定：数据集中设定画面，包括牵伸比，速度变比的设定。数据的设定必须有一定的权限（管理员级别），一般操作人员不允许修改此表。

· 报警操作，记录报警时间，报警类型，报警级别，报警点名字，报警组号，报警值，特别对于模拟量报警有多种类型,如上限、上上限、下限、下下限、变化率、小偏差和大偏差等等，而报警的优先级可达999种，操作工可以进行报警确认。报警列表，以发生的前后次序显示历史报警

实施结果

1.整个生产的控制系统全部采用了GE Fanuc自动化公司产品，保证了系统运行的连续性与高可靠性。
2．系统的人机接口除了采用上位工业控制计算机外还可在现场增加现场操作接口（触摸屏），提供丰富的接口界面，便于分散控制与集中管理。
3．系统的可编程序控制器采用了现场总线的分布式I/O结构，从而结省了大量的现场接线并且大大减少了系统的维护工作量。